DE102010003961A1 - Filter device and filter element for use in such a filter device - Google Patents
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Abstract
Eine Filtervorrichtung für Fluide, mit einem Filtergehäuse (1), in dem mindestens ein eine Längsachse (11) definierendes Filterelement (9) in Form einer Filterpatrone aufnehmbar ist, die an zumindest einem Ende eine eine Einfassung für den betreffenden Endrand des Filtermaterials (23, 35) bildende Endkappe (17) aufweist, die zur Lagefixierung des Filterelementes (9) in seiner Funktionsposition an einer mit dem Bodenteil (5) des Filtergehäuses (1) zusammenwirkenden Elementaufnahme (13) festlegbar ist, die für aus dem Filterhohlraum (19) des Filterelementes (9) austretendes, abgereinigtes Fluid einen Fluidweg bildet, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elementaufnahme (13) eine den Fluidweg (35) sperrende Ventilanordnung (55) enthält und dass an der an der Elementaufnahme (13) festzulegenden Endkappe (17) des Filterelementes (9) eine Steuereinrichtung (79, 83) vorgesehen ist, die bei der Funktionsposition die Ventilanordnung (55) entsperrt.A filter device for fluids, with a filter housing (1) in which at least one filter element (9) defining a longitudinal axis (11) can be received in the form of a filter cartridge, which at at least one end has an enclosure for the relevant end edge of the filter material (23, 35) forming end cap (17) which can be fixed to fix the position of the filter element (9) in its functional position on an element receptacle (13) which interacts with the bottom part (5) of the filter housing (1) and which is used for the filter cavity (19) of the Filter element (9) exiting, cleaned fluid forms a fluid path, is characterized in that the element receptacle (13) contains a valve arrangement (55) blocking the fluid path (35) and that on the end cap (17) to be fixed on the element receptacle (13) of the Filter element (9) a control device (79, 83) is provided which unlocks the valve arrangement (55) in the functional position.
Description
Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für Fluide, mit einem Filtergehäuse, in dem mindestens ein eine Längsachse definierendes Filterelement in Form einer Filterpatrone aufnehmbar ist, die an zumindest einem Ende eine eine Einfassung für den betreffenden Endrand des Filtermaterials bildende Endkappe aufweist, die zur Lagefixierung des Filterelementes in seiner Funktionsposition an einer mit dem Bodenteil des Filtergehäuses zusammenwirkenden Elementaufnahme festlegbar ist, die für aus dem Filterhohlraum des Filterelementes austretendes, abgereinigtes Fluid einen Fluidweg bildet. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Filterelement für eine derartige Filtervorrichtung.The invention relates to a filter device for fluids, comprising a filter housing in which at least one longitudinal axis defining a filter element in the form of a filter cartridge is accommodated, which has at least one end of an enclosure for the respective end edge of the filter material end cap, which is for fixing the position of the filter element can be fixed in its functional position on a cooperating with the bottom part of the filter housing element receptacle, which forms a fluid path for exiting from the filter cavity of the filter element, cleaned-off fluid. In addition, the invention relates to a filter element for such a filter device.
Filtervorrichtungen der oben genannten Art sind in verschiedenen Bauformen im Handel frei erhältlich. In großem Umfang werden derartige Filtervorrichtungen zur Filtration von Arbeitsfluiden, wie Hydraulikflüssigkeiten, Kraftstoffen, Schmierstoffen und dergleichen, eingesetzt. Bei Fluidsystemen, namentlich Hydrauliksystemen, bei denen Filtervorrichtungen zum Einsatz kommen, hängt die Betriebssicherheit des Systems in hohem Maße von der sicheren Funktion der im System befindlichen Filtervorrichtungen ab. Mit anderen Worten gesagt, kann ein Versagen oder eine Fehlfunktion der Filtervorrichtung zu einem Ausfall oder zu einer schwerwiegenden Beschädigung des zugehörigen Systems führen und dadurch hohe wirtschaftliche Schäden verursachen.Filter devices of the above type are commercially available in various designs commercially. Such filtering devices are widely used for filtration of working fluids such as hydraulic fluids, fuels, lubricants and the like. In fluid systems, namely hydraulic systems using filtering devices, the reliability of the system depends to a great extent on the safe operation of the filtering devices in the system. In other words, failure or malfunction of the filter device can result in failure or serious damage to the associated system, thereby causing high economic damage.
Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Filtervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die sich durch besondere Funktionssicherheit auszeichnet.In view of this problem, the invention has the object to provide a filter device available, which is characterized by special reliability.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Filtervorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.According to the invention this object is achieved by a filter device having the features of
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Filtervorrichtung darin, dass die Elementaufnahme eine Ventilanordnung enthält, die den Fluidweg für das abgereinigte Fluid normalerweise sperrt, jedoch durch eine Steuereinrichtung entsperrbar ist, die sich an der an der Elementaufnahme festzulegenden Endkappe des Filterelementes befindet. Dies führt zu einer Erhöhung der Funktionssicherheit der Vorrichtung in zweifacher Hinsicht. Zum einen ist die Gefahr vermieden, dass das betreffende System versehentlich in Betrieb genommen wird, falls vergessen wurde, ein Filterelement in das Ventilgehäuse einzubauen, weil in diesem Falle aufgrund des Fehlens der für die Entsperrung der Ventilanordnung erforderlichen Steuereinrichtung an der Endkappe des zu benutzenden Filterelementes die Ventilanordnung im Sperrzustand verbleibt. Als weiterer, besonders wesentlicher Sicherheitsaspekt kommt hinzu, dass der Betrieb der Vorrichtung auch nur bei Verwendung eines Filterelementes möglich ist, das an der an der Elementaufnahme festzulegenden Endkappe die Steuereinrichtung aufweist, die geeignet ist, die Ventilanordnung zu entsperren.According to the characterizing part of
Somit ist nicht nur ausgeschlossen, dass ein für den jeweiligen, speziellen Einsatz ungeeignetes Filterelement, das die jeweils geltenden, die Betriebssicherheit gewährleistenden Spezifikationen nicht erfüllt, weil es beispielsweise nicht einer entsprechenden Druckstufe zugeordnet ist oder eine ungeeignete Filterfeinheit aufweist, zum Einsatz kommt, sondern es ist auch die Gefahr vermieden, dass gegebenenfalls ein sog. auf dem Markt befindliches „Billig-Element” zum Einsatz gebracht wird, das die geltenden Sicherheitsstandards nicht erfüllt.Thus, it is not only excluded that a filter element which is unsuitable for the respective, special application and which does not fulfill the respectively valid specifications guaranteeing operational safety because it is not assigned to a corresponding pressure stage or has an inadequate filter fineness, for example, is used instead It also avoids the risk of using a so-called "cheap element" on the market that does not meet the applicable safety standards.
Bei besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen weist die Elementaufnahme zur Bildung des Fluidweges für das abgereinigte Fluid einen vom Gehäuse-Bodenteil axial in Richtung auf das in Funktionsposition befindliche Filterelement vorspringenden Aufnahmestutzen auf, der die Ventilanordnung enthält. Da das die Fluidverbindung mit dem Filterelement bildende Bauteil gleichzeitig als Ventilgehäuse für die Ventilanordnung dient, ist eine besonders einfache und kompakte Bauweise realisierbar.In particularly preferred embodiments, the element receptacle for forming the fluid path for the cleaned fluid on a housing bottom part axially toward the filter element located in the functional position projecting receiving nozzle, which contains the valve assembly. Since the component forming the fluid connection with the filter element simultaneously serves as a valve housing for the valve arrangement, a particularly simple and compact construction can be realized.
Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen besitzt die Endkappe des Filterelementes einen Gewindestutzen, der beim Filtriervorgang den Fluidausgang aus dem die Reinseite bildenden Filterhohlraum des Filterelementes bildet und mit dem Aufnahmestutzen verschraubbar ist, wobei als Steuereinrichtung für die Ventilanordnung am Gewindestutzen ein Steuerkörper vorhanden ist, der im Zuge des Verschraubens mit dem Aufnahmestutzen auf die Ventilanordnung entsperrend einwirkt. Dadurch, dass die Festlegung der Endkappe des Filterelementes durch Verschrauben mit der Elementaufnahme erfolgt, steht für den Steuerkörper aufgrund der bei der Verschraubung generierten Axialkraft eine hohe Betätigungskraft für das Entsperren der Ventilanordnung zur Verfügung, so dass eine sichere Betätigung der Ventilanordnung möglich ist, selbst wenn diese mit einer verhältnismäßig hohen Schließkraft in die Sperrstellung vorgespannt ist.In advantageous embodiments, the end cap of the filter element has a threaded connector which forms the fluid outlet from the forming the clean side filter cavity of the filter element during filtration and can be screwed to the receiving socket, as a control device for the valve assembly on the threaded connector a control body is present in the course of screwing with the receiving nozzle acting on the valve assembly unlocking acts. Characterized in that the determination of the end cap of the filter element is carried out by screwing with the element receptacle, is for the control body due to the generated during screw axial force a high actuation force for unlocking the valve assembly available, so that a safe operation of the valve assembly is possible, even if this is biased with a relatively high closing force in the blocking position.
Hinsichtlich der Gestaltung der Ventilanordnung kann die Anordnung so getroffen sein, dass die Ventilanordnung einen an der Innenwand des Aufnahmestutzens vorstehenden Ringkörper aufweist, der den Ventilsitz für einen axial bewegbaren Ventilkörper bildet, der durch eine Federanordnung in Richtung auf die Endkappe in die Sperrstellung vorgespannt ist.With regard to the design of the valve assembly, the arrangement may be such that the valve assembly has an annular body projecting on the inner wall of the receiving nozzle, which forms the valve seat for an axially movable valve body, which is biased by a spring arrangement in the direction of the end cap in the blocking position.
Bei solcher Gestaltung der Ventilanordnung kann der Steuerkörper am Gewindestutzen einen axialen Vorsprung bilden, der beim Verschrauben den Ventilkörper beaufschlagt und ihn gegen die Kraft der Federanordnung aus der Sperrstellung bewegt. Eine solche Gestaltung zeichnet sich durch eine besonders einfache, kostengünstige Gestaltung sowohl hinsichtlich des Gewindestutzens des Filterelementes als auch der Elementaufnahme aus. With such a design of the valve arrangement, the control body on the threaded neck can form an axial projection, which acts on the valve body during screwing and moves it against the force of the spring arrangement out of the blocking position. Such a design is characterized by a particularly simple, cost-effective design, both with regard to the threaded neck of the filter element and the element holder.
Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann die Ventilanordnung einen an der Innenwand des Aufnahmestutzens vorstehenden Ringkörper aufweisen, der den Ventilsitz für den plattenförmigen Ventilkörper bildet. Eine derartige Ventilanordnung in Form eines Plattenventils ist kostengünstig herstellbar.In advantageous embodiments, the valve arrangement may have a ring body projecting on the inner wall of the receiving nozzle, which forms the valve seat for the plate-shaped valve body. Such a valve arrangement in the form of a plate valve is inexpensive to produce.
Der Aufnahmestutzen der Elementaufnahme eignet sich jedoch gleichermaßen auch als Ventilgehäuse für ein Schieberventil mit einem axiale Fluiddurchlässe aufweisende Ventilschieber, wobei der Aufnahmestutzen eine bei der Sperrstellung die Fluiddurchlässe des Schiebers schließende Endplatte aufweist.However, the receiving socket of the element receptacle is equally suitable as a valve housing for a slide valve having an axial fluid passages having valve slide, wherein the receiving nozzle has a closing position in the fluid passage of the slide end plate.
Bei einer Gestaltung der Ventilanordnung als Plattenventil oder als Schieberventil kann an dem dem Gehäuse-Bodenteil zugewandten Endbereich im Aufnahmestutzen ein Fluiddurchlässe aufweisender Federteller zur Abstützung einer Druckfedereinrichtung vorgesehen sein, die sich andererseits am Ventilkörper abstützt, wobei der Federteller einen zentralen, in Richtung auf den Ventilkörper vorspringenden Hohlzapfen aufweisen kann, der die Führung für eine ihn umgebende Schraubenfederanordnung bildet.In a design of the valve assembly as a plate valve or a slide valve may be provided on the housing bottom part end portion in the receiving nozzle a fluid passages exhibiting spring plate for supporting a compression spring means, on the other hand supported on the valve body, wherein the spring plate has a central, in the direction of the valve body projecting hollow pin may have, which forms the guide for a coil spring assembly surrounding it.
Um die für die Ventilanordnung anzustrebende hohe Schließkraft auf einfache Weise zur Verfügung zu stellen, kann die Schraubenfederanordnung durch ein Federpaket aus zwei zueinander koaxial angeordneten Schraubenfedern gebildet sein.In order to provide the aspired for the valve assembly high closing force in a simple manner, the coil spring assembly may be formed by a spring assembly of two mutually coaxially arranged coil springs.
Filtervorrichtungen der hier in Betracht stehenden Art können mit einer Verschmutzungsanzeige ausgerüstet sein, die bei einem einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigenden Staudruck auf der Rohseite des Filtergehäuses ein Anzeigesignal erzeugt. Dank der hohen Betätigungskraft, die im Zuge der Verschraubung des Gewindestutzens mit dem Aufnahmestutzen dem Steuerkörper für seine Betätigung der Ventilanordnung zur Verfügung steht, eröffnet sich die vorteilhafte Möglichkeit, die Schließkraft der Federanordnung der Ventilanordnung derart hoch zu bemessen, dass die Ventilanordnung selbst bei einem am Dichtkörper im Öffnungssinne wirkenden Fluiddruck, der höher als der das Anzeigesignal erzeugende Schwellenwert ist, in der Sperrstellung verbleibt. In besonders vorteilhafter Weise ergibt sich hierdurch für die Verschmutzungsanzeige eine Mehrfachfunktion. Zum einen wird in üblicher Weise das Anzeigesignal geliefert, das bei dem durch Zusetzen eines verschmutzten Filterelementes ansteigenden Staudruck das Signal für den erforderlichen Austauschvorgang des Filterelementes liefert. Zum anderen wird bei der erfindungsgemäß vorgesehenen, durch die Federanordnung erzeugten hohen Schließkraft für die Ventilanordnung ein Anzeigesignal auch dann geliefert, wenn versucht wird, die Vorrichtung versehentlich ohne eingesetztes oder mit zwar eingesetztem, aber ungeeignetem Filterelement zu betreiben, weil sich dank der erfindungsgemäß vorgesehenen Sperrcharakteristik der Ventilanordnung vor deren Öffnen ein das Signal der Verschmutzungsanzeige auslösender Staudruck aufbaut.Filter devices of the type considered here can be equipped with a clogging indicator, which generates a display signal at a dynamic pressure exceeding a predetermined threshold on the raw side of the filter housing. Thanks to the high actuation force, the control body for its operation of the valve assembly is available in the course of screwing the threaded connector with the receiving socket, opens up the advantageous possibility of the closing force of the spring assembly of the valve assembly so high that the valve assembly itself at an am Sealing body in the opening direction acting fluid pressure, which is higher than the display signal generating threshold, remains in the blocking position. In a particularly advantageous manner, this results in a multiple function for the clogging indicator. On the one hand, the display signal is supplied in the usual way, which supplies the signal for the required replacement process of the filter element at the increasing by adding a dirty filter element back pressure. On the other hand, in the inventively provided, generated by the spring assembly high closing force for the valve assembly, a display signal is also supplied when trying to accidentally operate the device without or with inserted, but unsuitable filter element, because thanks to the inventively provided blocking characteristic the valve assembly before opening a builds up the signal of the clogging indicator triggering back pressure.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Filterelement zur Benutzung bei einer Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Filterelement die im Patentanspruch 14 angegebenen Merkmale aufweist.The invention is also a filter element for use in a filter device according to one of
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:The invention with reference to embodiments shown in the drawings will be explained in detail. Show it:
Eine in
Bei der Darstellung von
Bei der Darstellung von
Nachstehend sind die Unterschiede der erfindungsgemäßen Bauweise gegenüber der dem Stand der Technik entsprechender Bauweise von
Für die Zusammenwirkung mit dem Aufnahmestutzen
Dadurch, dass die Verbindung zwischen Filterelement
Das in
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